計算機網絡技術基礎（微課版）（第2版）

楊雲，教授，Linux國家精品資源共享課程負責人，省教學名師，首屆工業和信息化職業教育教學指導委員會計算機類專業指導委員會委員，教育部高等教育自學考試指定教材項目“互聯網軟件與應用”負責人。榮獲首屆全國教材建設獎優秀教材一等獎，主編多部“十四五”“十三五”“十二五”職業教育國家規劃教材。主持的 “五核協同的Linux操作系統教學資源建設”獲省級教學成果二等獎。楊雲教授是微軟系統工程師（MCSE），多次負責全國的紅帽Linux和微軟Windows服務器的培訓工作。

目 錄

第 一篇 網絡基礎

第 1章

計算機網絡概論 2

1.1 計算機網絡的發展歷史 2

1.1.1 面向終端的計算機網絡 2

1.1.2 面向計算機通信的計算機網絡 3

1.1.3 面向應用（標準化）的計算機網絡 4

1.1.4 面向未來的計算機網絡 5

1.2 計算機網絡的定義和組成 5

1.2.1 計算機網絡的定義 5

1.2.2 計算機網絡的組成 5

1.3 計算機網絡的類型 7

1.3.1 按傳輸介質劃分 7

1.3.2　按網絡的使用範圍劃分 7

1.3.3 按網絡采用的傳輸技術劃分 8

1.3.4 按網絡的作用範圍劃分 9

1.4 計算機網絡的功能 10

1.5 計算機網絡的拓撲結構 11

1.5.1 總線型拓撲結構 11

1.5.2 星形拓撲結構 12

1.5.3 環形拓撲結構 12

1.5.4 樹形拓撲結構 13

1.5.5 其他拓撲結構 13

1.6 網絡的計算模式 14

1.6.1 以大型機為中心的計算模式 14

1.6.2 以服務器為中心的計算模式 14

1.6.3 C/S計算模式 15

1.6.4 B/S計算模式 15

1.6.5 P2P計算模式 16

1.6.6 雲計算模式 16

1.7 習題 17

1.8 拓展訓練 18

拓展訓練1 熟悉實驗、實訓環境，認識

網絡設備 18

拓展訓練2 使用Visio軟件繪制網絡拓撲

結構圖 19

第 2章

計算機網絡體系結構 21

2.1 計算機網絡體系結構概述 21

2.1.1 網絡體系結構的相關概念 21

2.1.2 層次結構設計 22

2.2 開放系統互連參考模型 23

2.2.1 OSI參考模型 23

2.2.2 OSI參考模型各層之間的關系 24

2.2.3 OSI參考模型通信環境中的數據

傳輸過程 27

2.3 TCP/IP體系結構 31

2.3.1 TCP/IP的概念 31

2.3.2 TCP/IP的層次結構 31

2.3.3 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的

比較 34

2.4 習題 35

2.5 拓展訓練 使用eNSP軟件繪制

網絡拓撲結構圖 36

第3章

數據通信基礎 41

3.1 數據通信系統 41

3.1.1 數據通信的基本概念 41

3.1.2 數據通信系統模型 42

3.2 數據通信方式 44

3.2.1 並行傳輸與串行傳輸 44

3.2.2 異步傳輸與同步傳輸 44

3.2.3 基帶傳輸、頻帶傳輸與寬帶

傳輸 45

3.2.4 數據傳輸方向 46

3.2.5 多路復用技術 47

3.3 數據交換方式 49

3.3.1 電路交換 49

3.3.2 報文交換 50

3.3.3 分組交換 51

3.3.4 高速交換 52

3.4 差錯控制技術 52

3.4.1 差錯產生的原因及控制方法 52

3.4.2 奇偶校驗碼 53

3.4.3 循環冗余校驗碼 54

3.5 習題 56

3.6 拓展訓練 制作並測試直通

雙絞線 57

拓展閱讀 中國計算機的主奠基者 60

第4章

TCP/IP協議族 61

4.1 網際協議 61

4.1.1 與IP配套使用的協議 61

4.1.2 IP數據報格式 62

4.1.3 IP地址 64

4.1.4 物理地址與IP地址 68

4.1.5 地址解析協議 68

4.2 網際控制報文協議 70

4.3 用戶數據報協議 71

4.3.1 UDP概述 71

4.3.2 UDP的頭部字段 72

4.3.3 傳輸層端口 72

4.4 傳輸控制協議 74

4.4.1 TCP報文格式 74

4.4.2 TCP可靠傳輸 76

4.4.3 流量控制 78

4.5 IPv6 78

4.5.1 IPv6的地址結構 78

4.5.2 配置IPv6 79

4.6 TCP/IP實用程序 81

4.7 習題 86

4.8 拓展訓練 88

拓展訓練1 使用抓包軟件（Wireshark）

抓取並分析IP數據報 88

拓展訓練2 使用arp命令 91

拓展訓練3 傳輸層數據包抓包分析 92

拓展訓練4 使用網絡命令排除故障 94

第二篇 局域網基礎與應用

第5章

局域網組網技術 98

5.1 局域網概述 98

5.2 局域網的組成 100

5.2.1 網絡服務器 100

5.2.2 工作站 100

5.2.3 網絡設備 100

5.2.4 傳輸介質 103

5.3 局域網體系結構 104

5.3.1 局域網的參考模型 105

5.3.2 IEEE 802標準 105

5.4 局域網介質訪問控制方式 106

5.4.1 CSMA/CD 107

5.4.2 令牌環訪問控制方式 108

5.5 以太網技術 109

5.5.1 以太網的MAC幀格式 109

5.5.2 以太網的組網技術 110

5.5.3 快速以太網 111

5.5.4 吉比特以太網 112

5.5.5 10吉比特以太網 113

5.6 習題 114

5.7 拓展訓練 組建小型對等網 115

第6章

交換式以太網與虛擬局域網 123

6.1 交換式以太網的提出 123

6.2 以太網交換機的工作原理 124

6.3 以太網交換機的工作過程 127

6.3.1 數據交換與轉發方式 128

6.3.2 地址學習 128

6.3.3 通信過濾 129

6.3.4 遠程登錄與管理交換機 130

6.3.5 生成樹協議 133

6.4 VLAN 136

6.4.1 廣播風暴的解決方案 137

6.4.2 VLAN的使用目的和價值 138

6.4.3 VLAN的優點 139

6.5 VLAN協議的應用 140

6.5.1 交換式以太網組網 140

6.5.2 在華為交換機上劃分VLAN 140

6.5.3 劃分VLAN的配置實例 142

6.6 習題 147

6.7 拓展訓練 148

拓展訓練1 配置跨交換機的VLAN 148

拓展訓練2 實現多VLAN間的網絡

通信 149

拓展閱讀 國家最高科學技術獎 150

第7章

無線局域網 151

7.1 無線局域網基礎 151

7.2 WLAN標準 152

7.3 無線網絡接入設備 154

7.4 WLAN的配置方式 156

7.5 組建Ad-Hoc模式的

WLAN 156

7.6 組建Infrastructure模式的

WLAN 160

7.6.1 配置無線路由器 160

7.6.2 配置PC的無線網絡 165

7.7 習題 168

7.8 拓展訓練 169

拓展訓練1 組建Ad-Hoc模式的

WLAN 169

拓展訓練2 組建Infrastructure模式的

WLAN 170

第三篇 網絡互連與網絡應用

第8章

局域網互連 172

8.1 劃分子網 172

8.2 無類別域間路由選擇 175

8.3 路由 177

8.3.1 路由概述 178

8.3.2 路由表 178

8.3.3 route命令 183

8.4 路由選擇協議 184

8.4.1 路由選擇算法 185

8.4.2 分層次的路由選擇協議 185

8.4.3 DV路由選擇算法與RIP 187

8.4.4 LS路由選擇算法與OSPF協議 189

8.4.5 部署和選擇路由協議 191

8.5 路由器 192

8.5.1 路由器的性能指標 192

8.5.2 華為路由器的管理與基本配置 194

8.5.3 基於華為路由器的管理與基本

配置 195

8.5.4 基於華為路由器的單臂路由 197

8.6 習題 199

8.7 拓展訓練 200

拓展訓練1 劃分子網及應用 200

拓展訓練2 靜態路由配置 203

拓展訓練3 配置默認路由與靜態路由 205

拓展閱讀 “雪人計劃” 207

第9章

廣域網技術 209

9.1 廣域網的基本概念 209

9.1.1 廣域網的特點 209

9.1.2 廣域網術語 210

9.1.3 帶寬術語 210

9.1.4 廣域網的連接方式 211

9.2 HDLC協議 214

9.2.1 HDLC協議的幀格式 215

9.2.2 HDLC協議的特點 216

9.3 PPP 216

9.3.1 PPP概述 216

9.3.2 PPP的幀格式 217

9.3.3 PPP的工作流程 218

9.4 X.25 219

9.5 FR 220

9.5.1 FR的工作原理 220

9.5.2 FR的幀格式 224

9.5.3 FR的擁塞控制 225

9.6 常見的Internet接入方式 226

9.6.1 PPPoE撥號接入方式 227

9.6.2 ADSL技術 227

9.6.3 HFC技術 228

9.6.4 FTTX+LAN光纖接入 229

9.7 習題 232

第 10章

網絡應用 235

10.1 WWW概述 235

10.1.1 WWW簡介 235

10.1.2 WWW的C/S工作模式 237

10.2 Internet的域名系統 238

10.2.1 DNS簡介 238

10.2.2 域名空間 239

10.2.3 域名服務器 240

10.2.4 解析器 241

10.2.5 中國互聯網的域名規定 242

10.3 DNS配置實例 242

10.3.1 實例設計與準備 243

10.3.2 添加DNS服務器 244

10.3.3 部署主DNS服務器的DNS

區域 245

10.3.4 配置DNS客戶端並測試主DNS

服務器 251

10.4 DHCP配置實例 253

10.4.1 實例設計與準備 253

10.4.2 安裝DHCP服務器角色 254

10.4.3 授權DHCP服務器 255

10.4.4 管理DHCP作用域 256

10.4.5 保留特定的IP地址 258

10.4.6 配置DHCP客戶端和測試 259

10.5 Internet相關閱讀材料 261

10.6 習題 261

10.7 拓展訓練 263

拓展訓練1 配置與管理DNS服務器 263

拓展訓練2 配置DHCP服務器 263

電子活頁 Linux網絡操作系統實例（openEuler）

電子活頁 Windows Server 2019網絡操作系統實例

參考文獻 268